Магистрант
  1. Физическая химия  1.1. Термодинамика  1.1.1. Законы термодинамики  1.1.2. Энтальпия и теплоемкость  1.1.3. Энтропия и свободная энергия  1.1.4. Фазовое равновесие  1.1.5. Статистическая термодинамика  1.1.6. Термодинамический цикл  1.1.7. Фугитивность и активность  1.2. Квантовая химия  1.2.1. Принципы квантовой механики  1.2.2. Уравнение Шрёдингера  1.2.3. Частица в ящике  1.2.4. Операторы и собственные значения  1.2.5. Атомные орбитали  1.2.6. Теория молекулярных орбиталей  1.2.7. Теория возмущений  1.2.8. Теория валентных связей  1.2.9. Гибридизация и химическое связывание  1.3. Химическая кинетика  1.3.1. Законы скорости и механизмы реакций  1.3.2. Теория столкновений  1.3.3. Теория переходного состояния  1.3.4. Кинетика ферментов  1.3.5. Цепные реакции и полимеризация  1.3.6. Фотохимические реакции  1.4. Statistical mechanics  1.4.1. Функции разделения  1.4.2. Молекулярные функции распределения  1.4.3. Распределение Больцмана  1.4.4. Статистика Бозе-Эйнштейна и статистика Ферми-Дирака  1.5. Спектроскопия  1.5.1. Ротационная спектроскопия  1.5.2. Вибрационная спектроскопия  1.5.3. Электронная спектроскопия  1.5.4. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса  1.5.5. Масс-спектрометрия  1.5.6. Спектроскопия Рамана  1.5.7. Электронный парамагнитный резонанс  1.6. Поверхностная и коллоидная химия  1.6.1. Изотерма абсорбции  1.6.2. Поверхностное натяжение и смачиваемость  1.6.3. Коллоидная стабильность  1.6.4. Катализ  1.6.5. Эмульсии и мицеллы  1.7. Электрохимия  1.7.1. Уравнение Нернста  1.7.2. Электрохимические ячейки  1.7.3. Проводимость и подвижность  1.7.4. Война  1.7.5. Топливные элементы  1.7.6. Электролиз
  2. Organic chemistry  2.1. Механизм реакции  2.1.1. Nucleophilic substitution reactions  2.1.2. Электофильные реакции присоединения  2.1.3. Реакции элиминирования  2.1.4. Реакции перестройки  2.1.5. Radical reactions  2.1.6. Перициклические реакции  2.2. Спектроскопия и определение структуры  2.2.1. УФ-Вид спектроскопия  2.2.2. ИК-спектроскопия  2.2.3. ЯМР-спектроскопия  2.2.4. Масс-спектрометрия  2.2.5. Рентгеновская кристаллография  2.3. Stereoscopic  2.3.1. Хиральность и оптическая активность  2.3.2. Структурный анализ  2.3.3. Геометрическая изомерия  2.3.4. Динамическая стереохимия  2.4. Органометаллическая химия  2.4.1. Органолитиевые и органомагниевые реагенты  2.4.2. Реакции кросс-сочетания с использованием палладия в качестве катализатора  2.4.3. Комплексы переходных металлов  2.4.4. Металл–углеродная связь  2.5. Химия полимеров  2.5.1. Механизм полимеризации  2.5.2. Характеристики полимеров  2.5.3. Биодеградируемый полимер  2.5.4. Проводящий полимер  2.5.5. Супрамолекулярные полимеры  2.6. Медицинская химия  2.6.1. Дизайн и разработка лекарств  2.6.2. Фармакокинетика и фармакодинамика  2.6.3. Соотношения структура-активность  2.6.4. Молекулярный докинг и скрининг лекарств
  3. Неорганическая химия  3.1. Координационная химия  3.1.1. Теория кристаллического поля  3.1.2. Теория поля лигандов  3.1.3. Спектрохимический ряд  3.1.4. Хелатирование и стабильность  3.2. Органометаллическая химия  3.2.1. Металлокарбонилы  3.2.2. Катализ органометаллическими комплексами  3.2.3. Металоцены  3.3. Био-неорганическая химия  3.3.1. Металлопротеины и ферменты  3.3.2. Роль металлов в биологических системах  3.3.3. Транспорт и хранение ионов металлов  3.4. Химия твердого тела  3.4.1. Кристаллические структуры  3.4.2. Теория зон в твердых телах  3.4.3. Сверхпроводники  3.4.4. Дефекты в кристалле  3.5. Лантаноиды и актиноиды  3.5.1. Электронная конфигурация в лантанидах и актинидах  3.5.2. Координационная химия лантаноидов  3.5.3. Магнитные свойства лантаноидов
  4. Аналитическая химия  4.1. Хроматография  4.1.1. Газовая хроматография  4.1.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография  4.1.3. Тонкослойная хроматография  4.2. Спектроскопические методы  4.2.1. Атомно-абсорбционная спектроскопия  4.2.2. Дифракция рентгеновских лучей  4.2.3. Спектроскопия с индуктивно связанной плазмой  4.3. Электроаналитические методы  4.3.1. Потенциометрия  4.3.2. Вольтамперометрия  4.3.3. Колометрия  4.4. Масс-спектрометрия  4.4.1. Техника ионизации  4.4.2. Фрагментационная картина  4.5. Хемометрия  4.5.1. Мультидисциплинарный анализ  4.5.2. Машинное обучение в химии
  5. Теоретическая и вычислительная химия  5.1. Молекулярная динамика  5.1.1. Силовые поля и минимизация энергии  5.1.2. Метод Монте-Карло в симуляциях молекулярной динамики  5.2. Квантовохимические методы  5.2.1. Теория Хартри — Фока  5.2.2. Теория функционала плотности  5.2.3. Полуэмпирические методы  5.3. Компьютерное проектирование лекарств  5.3.1. Молекулярный докинг  5.3.2. QSAR Моделирование  5.3.3. Виртуальный скрининг
  6. Биохимия  6.1. Enzyme Kinetics  6.1.1. Кинетика Михаэлиса-Ментен  6.1.2. Механизм ингибирования  6.2. Метаболизм и биоэнергетика  6.2.1. Гликолиз  6.2.2. Citric acid cycle  6.2.3. Цепь переноса электронов  6.3. Молекулярная биология  6.3.1. Репликация и восстановление ДНК  6.3.2. Синтез белка  6.3.3. Регуляция генов  6.4. Структурная биохимия  6.4.1. Свертывание белка  6.4.2. Мембранная биофизика
  7. Экологическая химия  7.1. Атмосферная химия  7.1.1. Greenhouse gases  7.1.2. Истощение озонового слоя  7.1.3. Загрязнители воздуха и дым  7.2. Химия воды  7.2.1. pH и жесткость воды  7.2.2. Очистка сточных вод  7.2.3. Аквальная Химия  7.3. Химия почвы  7.3.1. Загрязнение тяжелыми металлами  7.3.2. pH почвы и буферизация  7.3.3. Циркуляция питательных веществ  7.4. Токсикология и химическая безопасность  7.4.1. Токсикокинетика  7.4.2. Оценка риска в токсикологии и химической безопасности в экологической химии  7.4.3. Влияние загрязняющих веществ на окружающую среду

Магистрант → Неорганическая химия → Координационная химия ↓


Хелатирование и стабильность


Хелатирование и стабильность — важные концепции в области координационной химии, отрасли неорганической химии, которая занимается изучением комплексных соединений. Эти соединения содержат центральный атом металла или ион, связанный с группой окружающих молекул или ионов, называемых лигандами. Понимание хелатирования и связанной с ним стабильности этих комплексов включает рассмотрение природы взаимодействий между ионами металлов и лигандами, как формируются эти комплексы и почему они проявляют определенные свойства, которые делают их важными во многих химических процессах.

Что такое хелатирование?

Хелатирование — это процесс, при котором ион металла образует связь с молекулой, имеющей два или более мест, которые могут донатировать электроны, в результате чего образуется стабильная кольцеобразная структура, известная как хелатное кольцо. Лиганды, участвующие в хелатировании, называются хелатирующими агентами. Этот процесс может значительно увеличить стабильность комплекса металл-лиганд.

Типичный хелатирующий агент содержит несколько атомов с неподелёнными парами электронов, которые могут координироваться с центральным ионом металла. Когда эти атомы образуют стабильный комплекс с ионом металла, полученное соединение является хелатом. Хелаты уникальны своей способностью обеспечивать повышенную стабильность благодаря множественным связям, которые они образуют с центральным ионом металла.

Примеры хелатирующих агентов

Некоторые распространенные хелатирующие агенты включают:

  • Этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА): ЭДТА — это известный хелатирующий агент, который может образовывать прочные комплексы с большинством ионов металлов, донатируя электроны от своих четырех карбоксильных и двух аминных групп.
    • H₂N-CH₂-CH₂-NH-CH₂COOH-CH₂COOH-CH₂COOH-CH₂COOH
  • Лимонная кислота: Эта трикарбоновая кислота образует комплексы с ионами металлов, используя свои три карбоксильные группы.
    • C₆H₈O₇
  • Ион оксалата: Известен своей способностью координироваться с переходными металлами через два отрицательно заряженных атома кислорода.
    • C₂O₄²⁻
  • 1,10-Фенантролин: Двухзубый лиганд, координируется с использованием своих атомов азота.
    • C₁₂H₈N₂

Стабильность хелатных комплексов

Стабильность хелатного комплекса часто лучше, чем у нехелатного комплекса, содержащего тот же ион металла. Существует несколько причин для этой повышенной стабильности:

  • Энтропия и хелатный эффект: Образование хелата часто приводит к положительному изменению энтропии, что способствует образованию комплекса. Хелатный эффект — это наблюдение, что хелатирующие лиганды образуют более устойчивые комплексы, чем комплексы, образованные эквивалентными монодентатными лигандами.
  • Множественное связывание: Хелатирующие лиганды образуют множественные связи с ионом металла, что приводит к повышенной стабильности за счет формирования стабильной кольцевой системы.
  • Размер кольца и искажение: Пяти- и шестиугольные кольца, как правило, образуют более стабильные комплексы из-за оптимальных углов связей, минимизирующих искажение.

Факторы, влияющие на стабильность комплексов

Несколько параметров играют важную роль в определении стабильности комплексов металл-лиганд:

  • Природа иона металла: Заряд, размер и электронная конфигурация иона металла могут влиять на стабильность комплекса. Комплексы, содержащие переходные металлы, часто более стабильны из-за доступности d-орбиталей для связывания.
  • Природа лиганда: Лиганды различаются по своей способности донатировать электроны. Сильные полевые лиганды, такие как цианид или оксид углерода, образуют более стабильные комплексы, чем слабые полевые лиганды, такие как вода или аммиак.

Применения хелатирования

Хелатирование и хелатные соединения имеют различные применения в различных отраслях:

  • Медицина: ЭДТА используется в хелатной терапии для лечения отравлений тяжелыми металлами, образуя стабильные, нетоксичные комплексы, которые выводятся из организма.
  • Сельское хозяйство: Хелаты используются для предоставления микроэлементов растениям в формах, которые легко усваиваются.
  • Очистка воды: Хелатирующие агенты помогают удалять ионы металлов из воды, предотвращая такие проблемы, как накопление накипи в котлах.

Заключение

Стабильность хелатных и координационных соединений незаменима для понимания сложного поведения ионов металлов и их лигандов. Уникальные свойства хелатных комплексов возникают из-за нескольких факторов, включая хелатный эффект, природу лиганда и свойства иона металла. Эти комплексы имеют важные приложения в различных областях, способствуя прогрессу в науке и промышленности.


Магистрант → 3.1.4


U
username
0%
завершено в Магистрант

← Предыдущий (3.1.3)
Спектрохимический ряд
Следующий (3.2) →
Органометаллическая химия

Комментарии 



Хелатирование и стабильность

https://www.chemistryelite.com/g/3.1.4?ceal=ru